DE10242449A1

DE10242449A1 - Spindle for machine tool, comprising coolant duct accommodated in hollow tensioning rod

Info

Publication number: DE10242449A1
Application number: DE2002142449
Authority: DE
Inventors: Günther Zimmer; Martin Zimmer
Original assignee: Zimmer GmbH; Zimmer Germany GmbH
Current assignee: Zimmer GmbH; Zimmer Germany GmbH
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: DE10242449B4

Abstract

The spindle (20), equipped with a spring (38) supported tool clamping unit (30) and a tool release unit (40) acting against the forces of the spring system (38), is fitted with a tensioning rod (31) with a clamping ring (36) at its front end guided through a central bore (21) and enveloped by the spring unit (38). The tensioning rod (31) is provided with an inner space accommodating a coolant duct for the transport of a fluid or gaseous medium to the tool.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinenspindel mit einer mittels eines axial wirkenden Federsystems belasteten Werkzeugspannvorrichtung und einer entgegen der Spannbewegung des Federsystems einen Lösehub mechanisch erzeugende Werkzeuglösevorrichtung, wobei die Werkzeugspannvorrichtung eine in der rotierenden Spindel gelagerte, das Federsystem führende Spannstange aufweist.The invention relates to a machine tool spindle loaded with an axially acting spring system Tool clamping device and one against the clamping movement of the Federsystems a release stroke mechanically generating tool release device, wherein the tool chuck one in the rotating spindle mounted, leading the spring system Has tension rod.

Derartige, meist mit einem eigenen elektromotorischen Antrieb ausgestattete Werkzeugmaschinenspindeln sind bereits bekannt. Wird zum Lösen der Werkzeugspannvorrichtung eine mechanisch arbeitende Vorrichtung verwendet, hat die Spindel keine zentrale durch die Spindelbohrung geführte Kühlmittelzuführeinrichtung für die direkte Werkzeugkühlung.Such, usually with their own Machine tool spindles equipped with an electric motor drive are already known. Will solve the Tool clamping device a mechanically working device used, the spindle has no central through the spindle bore guided coolant supply for the direct tool cooling.

Andere Werkzeugmaschinenspindeln haben eine nur für flüssige Kühlmittel geeignete Werkzeugkühlung in Kombination mit großvolumigen pneumatischen oder bauaufwendigen hydraulischen Lösevorrichtungen. Das Kühlmittel wird bei diesen Spindeln axial durch alle in der Werkzeugmaschinenspindel integrierten Vorrichtungen gefördert.Other machine tool spindles have one just for liquid coolant suitable tool cooling in combination with large volume pneumatic or complex hydraulic release devices. The coolant with these spindles is axially through all in the machine tool spindle promoted integrated devices.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine Werkzeugmaschinenspindel zu entwickeln, in der über eine hohle Spannstange dem Werkzeug flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium dauerhaft oder abwechselnd zugeführt werden kann.The present invention lies based on the problem of developing a machine tool spindle, in the over a hollow clamping rod for the tool liquid or gaseous cooling medium be fed permanently or alternately can.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu hat die Spannstange eine Durchgangsbohrung zur direkten Kühlung des in der Werkzeugspannvorrichtung geklemmten Werkzeugs. Zwischen dem freien, werkzeugfernen Ende der rotierenden Spannstange und einem den Lösehub der Werkzeuglösevorrichtung übertragenden Stößel ist eine Kühlgas und Kühlflüssigkeit abdichtende Gleitringdichtung angeordnet.This problem is solved with the Features of the main claim solved. To do this has the tie rod a through hole for direct cooling of the in the tool clamping device clamped tool. Between the free end of the rotating tension rod and a transferring the release stroke of the tool release device Pestle is a cooling gas and coolant sealing mechanical seal arranged.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform.Further details of the invention result from the subclaims and the following description of a schematically illustrated embodiment.

1: Werkzeugmaschinenspindel im Längsschnitt; 1 : Machine tool spindle in longitudinal section;

2: Vergrößerung der Gleitringdichtung und der Werkzeuglösevorrichtung nach 1 in der Löseposition; 2 : Magnification of the mechanical seal and the tool release device after 1 in the release position;

3: 2 in der Spannposition. 3 : 2 in the clamping position.

Die 1 zeigt eine Werkzeugmaschinenspindel mit einer Werkzeugspannvorrichtung (30), einer Werkzeuglösevorrichtung (40) und einer Werkzeugkühlmittelzuführeinrichtung (70) im Längsschnitt.The 1 shows a machine tool spindle with a tool clamping device ( 30 ), a tool release device ( 40 ) and a tool coolant supply device ( 70 ) in longitudinal section.

Die beispielsweise mit einem Elektromotor (12, 27) ausgestattete Werkzeugmaschinenspindel umfasst nach 1 eine in einem Spindelgehäuse (10) vierfach wälzgelagerte Spindel (20). Zwischen zwei Wälzlagerpaaren (13, 14) ist auf der Spindel (20) der Rotor (27) des Elektromotors gelagert. Der Stator (12) des Motors sitzt im wassergekühlten Mantel (11) des Spindelgehäuses (10).For example, with an electric motor ( 12 . 27 ) equipped machine tool spindle includes according to 1 one in a spindle housing ( 10 ) quadruple roller bearing spindle ( 20 ). Between two pairs of roller bearings ( 13 . 14 ) is on the spindle ( 20 ) the rotor ( 27 ) of the electric motor. The stator ( 12 ) of the engine sits in a water-cooled jacket ( 11 ) of the spindle housing ( 10 ).

Die Spindel (20) hat eine mehrfach gestufte Spindelbohrung (21). Letztere endet am vorderen Spindelende (26) in einem Werkzeugaufnahmekonus (25). Zwischen dem Bereich des Werkzeugaufnahmekonus (25) und dem hinteren Ende der Spindelbohrung (21) ist in der Spindel (20) die Werkzeugspannvorrichtung (30) geführt.The spindle ( 20 ) has a multi-step spindle bore ( 21 ). The latter ends at the front end of the spindle ( 26 ) in a tool holder cone ( 25 ). Between the area of the tool holder cone ( 25 ) and the rear end of the spindle bore ( 21 ) is in the spindle ( 20 ) the tool clamping device ( 30 ) guided.

Die Werkzeugspannvorrichtung (30) beinhaltet u.a. eine Spannstange (31), die an ihrem vorderen Ende eine Spannzange (36) trägt. Auf der Spannstange (31) sitzt ein aus einer Tellerfedersäule (38) bestehendes Federsystem, das sich spindelseitig im Bereich der Spindelmitte über eine Stützscheibe (23) an einem Absatz (22) der Spindelbohrung (21) abstützt. Spannstangenseitig liegt die Tellerfedersäule (38) an einem an der Spannstange (31) fixierten Führungsaufsatz (37) an. Das Federsystem (38) hat die Aufgabe, ein von der Spannzange (36) umgriffenes Werkzeugende in den Werkzeugaufnahmekonus (25) zu ziehen. Für den Spannvorgang bewegt sich die Spannstange (31) unter der Wirkung der Tellerfedersäule (38) nach der Darstellung in den 1 bis 3 nach rechts.The tool clamping device ( 30 ) includes a tie rod ( 31 ) with a collet at its front end ( 36 ) wearing. On the tension rod ( 31 ) sits out of a disc spring column ( 38 ) existing spring system, which is located on the spindle side in the area of the spindle center via a support disc ( 23 ) on a paragraph ( 22 ) the spindle bore ( 21 ) supports. The disc spring column is on the tension rod side ( 38 ) on one on the tension rod ( 31 ) fixed guide attachment ( 37 ) on. The spring system ( 38 ) has the task of one of the collet ( 36 ) gripped tool end in the tool holder cone ( 25 ) to pull. The tension rod moves for the tensioning process ( 31 ) under the action of the disc spring column ( 38 ) as shown in the 1 to 3 to the right.

Rückseitig ist am Spindelgehäuse (10) z.B. koaxial zur Spindel (20) ein Flanschgehäuse (71) befestigt, das die Werkzeuglösevorrichtung (40) trägt. Letztere Vorrichtung (40) ist ein mechanisches Hubgetriebe mit einem Exzenterantrieb. Die Werkzeuglösevorrichtung (40) lagert in einem Getriebegehäuse (41) u.a. einen Stößel (51), einen Elektromotor (63) und ein Schneckengetriebe (65, 66). In dem in der Zeichnungsebene geteilten, hier vierfach verschraubten, zweiteiligen Getriebegehäuse (41) befindet sich eine gestufte Bohrung (42), die in einen Umlenkraum (88) des Flanschgehäuses (71) mündet. Ihre Mittellinie fällt mit der Mittellinie (29) der Spindel (20) und der Spannstange (31) zusammen. Zur Mitte des Getriebegehäuses (41) hin, endet die Bohrung (42) in einem Exzenterraum (43).On the back of the spindle housing ( 10 ) e.g. coaxial to the spindle ( 20 ) a flange housing ( 71 ) which the tool release device ( 40 ) wearing. The latter device ( 40 ) is a mechanical screw jack with an eccentric drive. The tool release device ( 40 ) is stored in a gearbox ( 41 ) including a pestle ( 51 ), an electric motor ( 63 ) and a worm gear ( 65 . 66 ). In the two-part gearbox divided in the drawing plane, here fourfold screwed ( 41 ) there is a stepped bore ( 42 ) in a deflection space ( 88 ) of the flange housing ( 71 ) flows out. Your center line coincides with the center line ( 29 ) the spindle ( 20 ) and the tension rod ( 31 ) together. To the center of the gearbox ( 41 ), the hole ends ( 42 ) in an eccentric space ( 43 ).

Der Stößel (51) ist aus einem zylindrischen Führungsabschnitt (52) und einem Lagerbockabschnitt (53) zusammengesetzt. Zumindest der Führungsabschnitt (52) ist in der Bohrung (42) geführt und mit einem Dichtring (45) gegenüber dem Umlenkraum (88) abgedichtet. Der Lagerbockabschnitt (53) umfasst gabelartig eine auf einer Achse (55) z.B. wälzgelagerte Druckrolle (56). Zwischen dem Lagerbockabschnitt (53) und der Stufung der Bohrung (42) ist eine Rückholfeder (57) angeordnet. Auf die Druckrolle (56) wirkt beim Lösevorgang ein z.B. hier im Gegenuhrzeigersinn schwenkender Exzenter (62). Der Exzenter (62), dessen Schwenkachse quer zur Mittellinie (29) angeordnet ist, sitzt auf einer Exzenterwelle (61), an der ein Schneckenrad (66) angeflanscht ist. Das Schneckenrad (66) kämmt mit einer auf der Welle des Elektromotors (63) sitzenden Schnecke (65).The pestle ( 51 ) is made of a cylindrical guide section ( 52 ) and a bearing block section ( 53 ) composed. At least the guide section ( 52 ) is in the hole ( 42 ) and with a sealing ring ( 45 ) opposite the deflection space ( 88 ) sealed. The bearing block section ( 53 ) includes a fork on one axis ( 55 ) e.g. roller-bearing pressure roller ( 56 ). Between the bracket section ( 53 ) and the grading of the bore ( 42 ) is a return spring ( 57 ) arranged. On the pressure roller ( 56 ) acts during the loosening process, e.g. an eccentric pivoting counterclockwise ( 62 ). The eccentric ( 62 ), whose swivel axis is transverse to the center line ( 29 ) is located on an eccentric shaft ( 61 ) on which a worm wheel ( 66 ) is flanged. The worm wheel ( 66 ) meshes with one on the shaft of the electric motor ( 63 ) sitting Slug ( 65 ).

Die 1 und 2 zeigen die Werkzeuglösevorrichtung (40) bei maximalem Lösehub.The 1 and 2 show the tool release device ( 40 ) at maximum release stroke.

Im Führungsabschnitt (52) des Stößels (51) befindet sich eine Kerbe (54), über die Leckage in den mittels der Bohrung (44) z.B. ins Freie entlüfteten Exzenterraum (43) gelangen kann.In the management section ( 52 ) of the pestle ( 51 ) there is a notch ( 54 ), about the leakage in the by means of the hole ( 44 ) e.g. eccentric chamber vented outside ( 43 ) can reach.

Im Flanschgehäuse (71), das zugleich ein Kühlmittelzuführgehäuse ist, befindet sich zwischen dem Stößel (51) und dem freien Ende (32) der mit einer Durchgangsbohrung (33) ausgestatteten Spannstange (31) eine Gleitringdichtung (90). Das Kühlmittelzuführgehäuse (71) und die Gleitdichtung (90) stellen eine Werkzeugkühlmittelzuführeinrichtung (70) dar.In the flange housing ( 71 ), which is also a coolant supply housing, is located between the tappet ( 51 ) and the free end ( 32 ) with a through hole ( 33 ) equipped tension rod ( 31 ) a mechanical seal ( 90 ). The coolant supply housing ( 71 ) and the sliding seal ( 90 ) provide a tool coolant supply device ( 70 ).

Das Kühlmittel- bzw. Flanschgehäuse (71) umgibt mit einem Spindelraum (72) das hintere Ende der Spindel (20). Der Spindelraum (72) endet zur Werkzeugkühlmittelzuführeinrichtung (70) hin in einer Taille (76), deren – mit wenig Spiel die Spannstange (31) umgebende – Bohrung eine berührungsfreie Spaltdichtung darstellt. Im Spalt können in der Bohrung auch Fangrillen eingearbeitet sein.The coolant or flange housing ( 71 ) surrounds with a spindle space ( 72 ) the rear end of the spindle ( 20 ). The spindle room ( 72 ) ends at the tool coolant supply device ( 70 ) at a waist ( 76 ) whose - with little play the tension rod ( 31 ) surrounding hole represents a non-contact gap seal. Catch grooves can also be incorporated in the hole in the gap.

Um das hier nicht dargestellte, im Werkzeugaufnahmekonus (25) fixierte Werkzeug, z.B. ein innengekühlter Spiralbohrer, zu kühlen, wird über die Werkzeugkühlmittelzufuhreinrichtung (70) von außen ein Kühlmedium (1, 2) in die Durchgangsbohrung (33) der rotierenden Spannstange (31) gefördert. Als Kühlmedium (1, 2) kann wahlweise eine unter einem Druck von 7·10^–4 Pa stehende Kühlemulsion (1) oder reguläre Druckluft (2) verwendet werden.To the not shown here, in the tool holder cone ( 25 ) to cool fixed tools, e.g. an internally cooled drill bit, is done via the tool coolant supply device ( 70 ) a cooling medium from outside ( 1 . 2 ) in the through hole ( 33 ) of the rotating tension rod ( 31 ) promoted. As a cooling medium ( 1 . 2 ) can optionally use a cooling emulsion under a pressure of 7 · 10 ^-4 Pa ( 1 ) or regular compressed air ( 2 ) be used.

Am freien Ende (32) der rotierenden Spannstange (31) ist ein Gleitring (92) angeordnet. Der Gleitring (92) hat dazu eine Bohrung (93), mit der er auf einer Hohlschraube (95) sitzt. Die Hohlschraube (95) ist in ein Innengewinde (34) der Durchgangsbohrung (31) eingeschraubt. Zur Verdrehsicherung ist die Hohlschraube (95) beispielsweise im Gewindesauslauf des Innengewindes (34) verklemmt. Ggf. ist die Hohlschraube (95) zusätzlich im Innengewinde (34) verklebt. Der Gleitring (92) ist gegenüber der Hohlschraube (95) ebenfalls gegen Verdrehen gesichert. Dazu ist z.B. die Bohrung (93) mit dem Schaft der Hohlschraube (95) über eine Kerbverzahnung (96) oder gleichwirkende Sicherungen gekoppelt. Um ein Taumeln des Gleitringes (92) zuzulassen, kontaktieren sich die Sicherungsteile mit Spiel in balligen oder sphärisch gekrümmten Konturen.At the free end ( 32 ) of the rotating tension rod ( 31 ) is a slide ring ( 92 ) arranged. The slide ring ( 92 ) has a hole for this ( 93 ) with which it is attached to a banjo bolt ( 95 ) sits. The banjo bolt ( 95 ) is in an internal thread ( 34 ) of the through hole ( 31 ) screwed in. To prevent rotation, the banjo bolt ( 95 ) for example in the thread outlet of the internal thread ( 34 ) jammed. Possibly. is the banjo bolt ( 95 ) additionally in the internal thread ( 34 ) glued. The slide ring ( 92 ) is opposite the banjo bolt ( 95 ) also secured against twisting. For this purpose, the hole ( 93 ) with the shaft of the banjo bolt ( 95 ) via a serration ( 96 ) or equivalent fuses coupled. To prevent the slide ring from tumbling ( 92 ), the safety parts contact with play in spherical or spherically curved contours.

In Axialrichtung ist zwischen der Kopfunterseite der Hohlschraube (95) und dem Gleitring (92) ein die Taumelbewegung dämpfender Elastomerring (97) eingelegt.Between the head underside of the banjo bolt ( 95 ) and the slide ring ( 92 ) an anti-wobble elastomer ring ( 97 ) inserted.

Der Gleitring (92) hat zur Eigenkühlung in seiner der Dichtfuge (91) abgewandten Kontur radiale, z.B. viertelkreisflächige Kerben, die Kühlflächen (94) stehen lassen. Der Gleitring (92) ist beispielsweise aus Keramik oder Hartmetall hergestellt. Ggf. besteht er nur im Bereich der Dichtfuge (91) aus einem verschleiß- und temperaturfesten Werkstoff.The slide ring ( 92 ) has self-cooling in its sealing joint ( 91 ) facing away from the radial, e.g. quarter-circle notches, the cooling surfaces ( 94 ) leave. The slide ring ( 92 ) is made of ceramic or hard metal, for example. Possibly. it only exists in the area of the sealing joint ( 91 ) made of a wear and temperature resistant material.

Der Gleitring (92) liegt axial an einer Gleitringbuchse (100) an. Die Gleitringbuchse (100) ist in der gestuften Flanschbohrung (73) gelagert und längsgeführt. Für die Längsführung befindet sich in einer radialen Gewindebohrung (86) ein Gewindestift (87), dessen zylindrisches Ende in eine Längsnut (112) der Gleitringbuchse (100) verdrehsichernd eingreift.The slide ring ( 92 ) lies axially on a slide ring bushing ( 100 ) on. The mechanical bushing ( 100 ) is in the stepped flange bore ( 73 ) stored and guided lengthways. For the longitudinal guidance there is a radial threaded hole ( 86 ) a grub screw ( 87 ), the cylindrical end of which is in a longitudinal groove ( 112 ) of the mechanical bushing ( 100 ) intervenes to prevent rotation.

Die Gleitringbuchse (100) besteht aus einem rohrförmigen, mit Nuten und Bohrungen versehenen Körper, der im Bereich des Spannstangenendes (32) sich flanschartig zur Ausbildung eines Innenflansches (101) mit einer stirnseitigen Gleitfläche bis zu einer Stirnbohrung (103) hin verengt. In ihrer im Wesentlichen zylindrischen Außenkontur hat sie zwei ganz oder bereichsweise umlaufende Ringnuten (105, 108). Die dem Spannstangenende (32) nähere Ringnut (105) hat an ihrer rechten Nutwandung (106) eine Vielzahl z.B. axialer Bohrungen (107), die den Nutraum mit dem Umlenkraum (88) verbinden. Diese Ringnut (105) liegt gegenüber einer Kühlmediumzuführboh rung (81). Beidseits dieser Ringnut (105) befinden dich in separaten Nuten eingelassene Dichtringe (114, 115). Der mittlere Dichtring (115) stellt die statische Hauptdichtung der Gleitringdichtung (90) dar. Die Dichtung (114) stabilisiert die Gleitringbuchse (100) in der Flanschbohrung (73). Eine abdichtende Wirkung hat sie nicht.The mechanical bushing ( 100 ) consists of a tubular body with grooves and bores, which in the area of the tie rod end ( 32 ) flange-like to form an inner flange ( 101 ) with a face sliding surface up to a face hole ( 103 ) narrowed down. In its essentially cylindrical outer contour, it has two ring grooves that run all or part of the way ( 105 . 108 ). The tension rod end ( 32 ) closer ring groove ( 105 ) has on its right groove wall ( 106 ) a large number of axial bores ( 107 ), the groove space with the deflection space ( 88 ) connect. This ring groove ( 105 ) is opposite a coolant supply hole ( 81 ). On both sides of this ring groove ( 105 ) you will find sealing rings embedded in separate grooves ( 114 . 115 ). The middle sealing ring ( 115 ) represents the main static seal of the mechanical seal ( 90 ). The seal ( 114 ) stabilizes the mechanical bushing ( 100 ) in the flange bore ( 73 ). It does not have a sealing effect.

Die im mittleren Bereich der Außenkontur der Gleitringbuchse (100) gelegene Ringnut (108), sie hat eine konstante Einstechtiefe, ist über einen z.B. aus mehreren Bohrungsabschnitten zusammengesetzten Kanal (109) mit einer zur Dichtfuge (90) hin orientierten Stirnnut (111) verbunden. Die Stirnnut (111) hat einen Halbrundeinzelquerschnitt. Sie ist zur Stirnbohrung (103) hin versetzt angeordnet. Zur Führung des Kanals (109) durch den Bereich der Ringnut (105) ist dort die Ringnuteinstichtiefe bereichsweise verkleinert.The central area of the outer contour of the mechanical seal ( 100 ) located ring groove ( 108 ), it has a constant penetration depth, is via a channel composed, for example, of several bore sections ( 109 ) with a to the sealing joint ( 90 ) oriented forehead groove ( 111 ) connected. The front groove ( 111 ) has a semicircular single cross section. It is for face drilling ( 103 ) arranged offset. To guide the channel ( 109 ) through the area of the ring groove ( 105 ) the ring groove penetration depth is reduced in some areas.

Im Kühlmittelzuführgehäuse (71) ist in dem von der Ringnut (108) überdeckten Bereich der Flanschbohrung (73) eine in den Ringnutraum mündende Schmiermittelzuführbohrung (82) angeordnet. Zur Längsnut (112) hin ist die Ringnut (108) mit einem Dichtring (116) abgedichtet.In the coolant supply housing ( 71 ) is in that of the ring groove ( 108 ) covered area of the flange bore ( 73 ) a lubricant feed hole opening into the annular groove space ( 82 ) arranged. To the longitudinal groove ( 112 ) is the ring groove ( 108 ) with a sealing ring ( 116 ) sealed.

Je nach Bauart der Gleitringdichtung (90) können die Schmiermittelnut (108) und die Kühlmittelnut (105) ihre Position tauschen. Die Gleitringbuchse (100) ist z.B. aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, die im Bereich der Dichtfuge (90) mit einem verschleißfesten Überzug, z.B. einer Chromschicht, versehen ist.Depending on the type of mechanical seal ( 90 ) the lubricant groove ( 108 ) and the coolant groove ( 105 ) swap positions. The mechanical bushing ( 100 ) is made of an aluminum alloy, for example, in the area of the sealing joint ( 90 ) is provided with a wear-resistant coating, for example a chrome layer.

In der Hauptbohrung (102) der Gleitringbuchse (100) ist eine Schraubenfeder (119) untergebracht, die zum einen am Innenflansch (101) und zum anderen an einer am Bohrungsabsatz (74) der Flanschbohrung (73) abgestützten Scheibe (118) anliegt.In the main hole ( 102 ) of the mechanical bushing ( 100 ) is a coil spring ( 119 ) housed on the one hand on the inner flange ( 101 ) and on the other at one on the hole shoulder ( 74 ) the flange bore ( 73 ) supported disc ( 118 ) is present.

Zwischen der Scheibe (118) und der Taille (76) ist im Bereich des Leckageraumes (75) auf der Spannstange (31) ein Spritzring, z.B. ein Drillingsspritzring (35) angeordnet. Sein Außendurchmesser ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Leckageraums (75). Der Leckageraum (75) ist über eine Leckagebohrung (84) mit der Umgebung oder einer Leckageabführung verbunden.Between the disc ( 118 ) and the waist ( 76 ) is in the area of the leakage space ( 75 ) on the Tension rod ( 31 ) a thrower ring, e.g. a triplet thrower ring ( 35 ) arranged. Its outer diameter is only slightly smaller than the inner diameter of the leakage space ( 75 ). The leakage room ( 75 ) is through a leak hole ( 84 ) connected to the environment or a leakage drain.

In die Flanschbohrung (73) führt z.B. zusätzlich radial eine Druckluftzuführung (83).In the flange bore ( 73 ) also leads, for example, a compressed air supply radially ( 83 ).

Bei einem Betrieb der Werkzeugmaschinenspindel befindet sich die Spannstange (31) und die Werkzeuglösevorrichtung (40) in einer Position, wie sie in 3 dargestellt ist. Die Spannstange (31) ist durch das Spannen des Werkzeugs um mehrere Millimeter in die Flanschbohrung (73) hineinverschoben. Der Gleitring (92) hat sich auf das Getriebegehäuse (41) zubewegt. Die Schraubenfeder (119) hat zum Ausgleich dieses Hubs die Gleitringbuchse (100) nachgeführt, so dass sich der Gleitring (92) und die Gleitringbuchse (100) in der axialen Dichtfuge (91) berühren.When the machine tool spindle is in operation, the tension rod ( 31 ) and the tool release device ( 40 ) in a position as in 3 is shown. The tension rod ( 31 ) by clamping the tool several millimeters into the flange bore ( 73 ) moved in. The slide ring ( 92 ) has on the gearbox ( 41 ) moved. The coil spring ( 119 ) has the mechanical seal to compensate for this stroke ( 100 ) so that the slide ring ( 92 ) and the mechanical bushing ( 100 ) in the axial sealing joint ( 91 ) touch.

Das über die Zuführung (81) einströmende Kühlmedium (1, 2) gelangt über die Ringnut (105) und die Bohrungen (107) in den Umlenkraum (88). Von dort aus strömt es durch die Hohlschraube (95) hindurch in die Durchgangsbohrung (33) der Spannstange (31). Über eine Kupplung in der Spannzange (36) gelangt das Kühlmedium (1, 2) in die Kühlkanäle des Werkzeugs.That about the feeder ( 81 ) inflowing cooling medium ( 1 . 2 ) passes through the ring groove ( 105 ) and the holes ( 107 ) in the deflection space ( 88 ). From there it flows through the banjo bolt ( 95 ) into the through hole ( 33 ) the tension rod ( 31 ). Via a coupling in the collet ( 36 ) the cooling medium ( 1 . 2 ) in the cooling channels of the tool.

Der maximale Kühlmitteldruck steht in der Flanschbohrung (73) zwischen der statischen Hauptdichtung (115) und der zwischen dem Flanschgehäuse (71) und dem Getriebegehäuse (41) gelegenen Montagefuge an. Im Bereich der Dichtfuge (91) ist der Druck daher an deren äußeren Rand höher als an deren inneren Bohrungsrand. Folglich entsteht bei der Verwendung von flüssigem Kühlmittel (1) kein durch Zentrifugalkraft unterstütztes druckabsenkendes hydrodynamisches Ausschwimmen der Gleitringbuchse (100) am Gleitring (92).The maximum coolant pressure is in the flange bore ( 73 ) between the main static seal ( 115 ) and that between the flange housing ( 71 ) and the gearbox ( 41 ) on the assembly joint. In the area of the sealing joint ( 91 ) the pressure is therefore higher at the outer edge than at the inner edge of the bore. As a result, using liquid coolant ( 1 ) no pressure-reducing hydrodynamic floating of the mechanical seal supported by centrifugal force ( 100 ) on the slide ring ( 92 ).

Bei der Verwendung von gasförmigem Kühlmittel (2) kühlt das Kühlmittel (2) durch das Durchströmen der Bohrungen (107) die Gleitringbuchse (100) im Bereich der Dichtfuge (91). Dadurch wird ein großer Teil der durch das Trockenlaufen der Gleitringsrichtung (90) entstandenen Wärme abgeführt. Dies wird unterstützt durch die rotierenden Kühlrippen (94) am Gleitring (92).When using gaseous coolant ( 2 ) cools the coolant ( 2 ) by flowing through the holes ( 107 ) the mechanical bushing ( 100 ) in the area of the sealing joint ( 91 ). This means that a large part of the dry ring direction ( 90 ) dissipated heat dissipated. This is supported by the rotating cooling fins ( 94 ) on the slide ring ( 92 ).

Beispielsweise bei hohen Spindeldrehzahlen wird über die Schmiermittelzuführbohrung (82) Schmiermittel (3), z.B. Öl oder Fett, in die Ringnut (108) transportiert. Über den Kanal (109) gelangt das Schmiermittel (3) in geringer Dosis in die Stirnnut (111), von wo aus es sich in der Dichtfuge (91) verteilt. Durch das Herabsetzen des Reibwerts in der Dichtfuge (91) entsteht dort weniger Reibungswärme. Das Schmiermittel (3) wird beispielsweise aus einer Einmalschmierpatrone an der Schmiermittelzuführung (82) bereitgestellt. Eine Einmalschmierpatrone ist eine z.B. fettgefüllt Kartusche, deren Inhalt durch ein Gaspolster unter Druck steht.For example, at high spindle speeds, the lubricant feed hole ( 82 ) Lubricant ( 3 ), e.g. oil or grease, into the ring groove ( 108 ) transported. Over the channel ( 109 ) the lubricant ( 3 ) in a small dose into the forehead groove ( 111 ), from where it is in the sealing joint ( 91 ) distributed. By reducing the coefficient of friction in the sealing joint ( 91 ) less frictional heat is generated there. The lubricant ( 3 ) is, for example, a disposable lubrication cartridge on the lubricant supply ( 82 ) provided. A disposable lubrication cartridge is a cartridge filled with grease, for example, the contents of which are pressurized by a gas cushion.

Zusätzlich kann über die Druckluftzuführung (83) in die Flanschbohrung (73) Druckluft (4) eingeblasen werden, um dort vorhandene erwärmte Luft in die Leckagebohrung (84) zu verdrängen.In addition, the compressed air supply ( 83 ) in the flange bore ( 73 ) Compressed air ( 4 ) are blown in to release the heated air there into the leakage hole ( 84 ) to displace.

Bei der Benutzung dieser zweiten Druckluftzuführung kann in der Schmiermittelzuführung (82) ein Rückschlagventil eingebaut werden, um ein Einblasen von Luft in die Schmiermittelkartusche zu verhindern.When using this second compressed air supply, the lubricant supply ( 82 ) a check valve should be installed to prevent air from being blown into the lubricant cartridge.

Zum Wechseln des Werkzeuges wird die Spindel (20) angehalten und die Spannstange (31) über das Schwenken des Exzenters (62) in die Löseposition gebracht. Hierbei liegt der Stößel (51) an der Hohlschraube (95) an, vgl. 1 und 2. Nach dem Entfernen des Werkzeugs aus dem Werkzeugaufnahmekonus (25) kann nach einem Weiterdrehen des Exzenters (62) der Stößel (51) von der Hohlschraube (95) abgehoben werden, um die Kühlflüssigkeit zum Reinigen der Spindelbohrung (21) in die Durchgangsbohrung (33) der Spannstange (31) zu pumpen.To change the tool, the spindle ( 20 ) stopped and the tension rod ( 31 ) about the pivoting of the eccentric ( 62 ) brought into the release position. Here is the plunger ( 51 ) on the banjo bolt ( 95 ), cf. 1 and 2 , After removing the tool from the tool holder cone ( 25 ) after turning the eccentric ( 62 ) the pestle ( 51 ) from the banjo bolt ( 95 ) are lifted off to remove the coolant for cleaning the spindle bore ( 21 ) in the through hole ( 33 ) the tension rod ( 31 ) to pump.

Die Spannstange (31) kann im Bereich des Flanschgehäuses (71) in der Spindel (20) oder im Flanschgehäuse (71) zwischengelagert sein. Auch kann sie dort aus separaten Spannstangenanschnitten – ggf. gelenkig – zusammengesetzt sein. Als Kupplung oder Gelenk ist z.B. ein längssteifes Wellrohr denkbar.The tension rod ( 31 ) can be in the area of the flange housing ( 71 ) in the spindle ( 20 ) or in the flange housing ( 71 ) be temporarily stored. There it can also be composed of separate tie rod gates - possibly articulated. For example, a longitudinally rigid corrugated tube is conceivable as a coupling or joint.

11: Kühlflüssigkeit, Kühlmedium, EmulsionCoolant, Cooling medium, emulsion
22: Kühlgas, Kühlmedium, Luft, inertes GasCooling gas, cooling medium, Air, inert gas
33: Schmiermittellubricant
44: Druckluftcompressed air
1010: Spindelgehäusespindle housing
1111: Mantelcoat
1212: Statorstator
13, 1413 14: WälzlagerpaareRolling couples
2020: Spindelspindle
2121: Spindelbohrungspindle hole
2222: Absatzparagraph
2323: Stützscheibesupport disc
2525: WerkzeugaufnahmekonusTool holder cone
2626: Spindelende, vornSpindle end, front
2727: Rotorrotor
2929: Mittellinie der Spindelcenter line the spindle
3030: WerkzeugspannvorrichtungTool clamping device
3131: Spannstangetension rod
3232: Spannstangenende, werkzeugfernTie rod end, tool remotely
3333: Durchgangsbohrung, zentralThrough hole central
3434: Innengewindeinner thread
3535: SpritzringThrower
3636: Spannzangecollet
3737: Führungsaufsatzguiding device
3838: Federsystem, TellerfedersäuleSpring system Spring support
4040: WerkzeuglösevorrichtungTool release device
4141: Getriebegehäusegearbox
4242: Bohrung, gestuftDrilling, graded
4343: Exzenterraumcam chamber
4444: Entlüftungsbohrungvent hole
4545: Dichtringseal
5151: Stößel, HubstößelRam, lifter
5252: Führungsabschnitt, zylindrischGuide section, cylindrical
5353: LagerbockabschnittBearing block section
5454: Kerbescore
5555: Achseaxis
5656: Druckrollepressure roller
5757: Rückholfederreturn spring
6161: Exzenterwelleeccentric shaft
6262: Exzentereccentric
6363: Elektromotor, z.B. mit TachogeneratorElectric motor, e.g. with tachometer generator
: und absolutem Winkelmeßsystemand absolute angle measuring system
6565: Schnecke, SchneckengetriebeSlug, worm gear
6666: Schneckenrad, Schneckengetriebeworm worm gear
7070: WerkzeugkühlmittelzuführeinrichtungWerkzeugkühlmittelzuführeinrichtung
7171: Kühlmittelzuführgehäuse, FlanschgehäuseCoolant supply housing, flange housing
7272: Spindelraumspindle room
7373: Flanschbohrung, gestuftFlange, graded
7474: Bohrungsabsatzbore paragraph
7575: Leckageraumleakage chamber
7676: Taillewaist
8181: KühlmediumzuführbohrungCooling medium supply hole
8282: Schmiermittelzuführbohrunglubricant supply
8383: DruckluftzuführungCompressed air supply
8484: Leckagebohrungleakage hole
8686: Gewindebohrungthreaded hole
8787: GewindestiftSet screw
8888: Umlenkraumdeflection
9090: GleitringdichtungMechanical seal
9191: Dichtfugesealing joint
9292: Gleitringsliding ring
9393: Zentralbohrung, BohrungCentral bore, drilling
9494: Kühlflächen, KühlrippenCooling surfaces, cooling fins
9595: HohlschraubeHohlschraube
9696: Kerbverzahnungserration
9797: Elastomerringelastomer ring
100100: GleitringbuchseGleitringbuchse
101101: Innenflanschinner flange
102102: Hauptbohrungmain bore
103103: Stirnbohrungforehead bore
105105: Ringnut, vornannular groove front
106106: Nutwandung, vorngroove wall, front
107107: Bohrungendrilling
108108: Ringnut, Mitteannular groove center
109109: Kanalchannel
111111: Stirnnutfront groove
112112: Längsnutlongitudinal groove
114114: Dichtring, vornSealing ring, front
115115: Dichtring, statische HauptdichtungSealing ring, main static seal
116116: Dichtring, hintenSealing ring, behind
118118: Scheibedisc
119119: Schraubenfedercoil spring

Claims

Machine tool spindle with a tool clamping device which is loaded by means of an axially acting spring system and a tool release device which mechanically generates a release stroke against the clamping movement of the spring system, the tool clamping device having a clamping rod which is mounted in the rotating spindle and which guides the spring system, characterized in that the clamping rod ( 31 ) a through hole ( 33 ) for direct cooling of the in the tool clamping device ( 30 ) clamped tool, and - that between the free end remote from the tool ( 32 ) of the rotating tension rod ( 31 ) and one the release stroke of the tool release device ( 40 ) transmitting plunger ( 51 ) a cooling gas ( 2 ) and coolant ( 1 ) sealing mechanical seal ( 90 ) is arranged.

Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that the mechanical seal ( 90 ) on the one hand in the area of the free end ( 32 ) of the rotating tension rod ( 31 ) rotatably mounted, a bore ( 93 ) having slide ring ( 92 ) and the other one on the housing ( 10 . 71 ) the machine tool spindle slidably supported mechanical ring bushing ( 100 ), whereby between the spring force against the slide ring ( 92 ) pressed mechanical bushing ( 100 ) and the housing ( 71 ) the cooling medium ( 1 . 2 ) into one of the tie rods ( 32 ) surrounding deflection space ( 88 ) flows over the bore ( 93 ) in the through hole ( 33 ) to get.

Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that the sliding ring ( 92 ) through a through the hole ( 93 ) banjo bolt ( 95 ) at the tie rod end ( 32 ) is attached.

Machine tool spindle according to claim 3, characterized in that the sliding ring ( 92 ) between the head of the banjo bolt ( 95 ) and the end of the tie rod end ( 32 ) - to compensate for wobble movements - via at least one elastomer body ( 97 ) is clamped.

Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that the sliding ring ( 92 ) and the mechanical bushing ( 100 ) at least approximately axially in a sealing joint ( 91 ) touch.

Machine tool spindle according to claim 5, characterized in that the sealing joint ( 91 ) is.

Machine tool spindle according to claim 5, characterized in that the sliding ring bushing ( 100 ) around the area of the sealing joint ( 91 ) is provided with holes through which - for cooling the mechanical seal ( 100 ) - the entire coolant volume flow flows.

Machine tool spindle according to claim 5, characterized in that in the slide ring bushing ( 100 ) within the area of the sealing joint ( 91 ) a front groove ( 111 ) is incorporated, which is connected to a lubricant supply.

Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that the cooling medium ( 1 . 2 ) the open end ( 32 ) the tension rod ( 31 ) surrounding deflection space ( 88 ) is fed radially.

Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that the tool release device ( 40 ) is a mechanical lifting gear in which an eccentric (driven by an electric motor via a worm gear) ( 62 ) a linearly movable lifter ( 51 ) operated.